AT521606B1

AT521606B1 - Hydraulic valve mechanism for adjustable connecting rod

Info

Publication number: AT521606B1
Application number: ATA50876/2018A
Authority: AT
Inventors: Heller Malte; Blumberg Adrian
Original assignee: Avl List Gmbh; Iwis Motorsysteme Gmbh & Co Kg
Priority date: 2018-10-08
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2020-03-15
Also published as: AT521606A4; WO2020073071A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Ventilmechanismus (1) zum Öffnen und Schließen einer zu einer Druckkammer (28, 29) führenden Hydraulikleitung (3), insbesondere für eine längenverstellbare Pleuelstange (20), mit einem Rückschlagventil (4) und einem Drosselventil (5), wobei das Rückschlagventil (4) und das Drosselventil (5) in Reihe geschaltet und optional in einer gemeinsamen Gehäuseeinheit (6) angeordnet sind. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hydraulischen Ventilmechanismus (1) bereitzustellen, der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet und insbesondere die Stabilität der aus dem Stand der Technik bekannten längenverstellbaren Pleuelstange (20) erhöht. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Rückschlagventil (4) und das Drosselventil (5) hintereinander angeordnet sind und das Drosselventil (5) als Drossel- Rückschlagventil ausgebildet ist, wobei beim Befüllen der Druckkammer über das Rückschlagventil des Drossel-Rückschlagventils die Drossel des Drossel-Rückschlagventils überbrückbar ist und beim Ablassen der Druckkammer das Rückschlagventil des Drossel-Rückschlagventils sperrt und ein Hydraulikfluid über die Drossel gedrosselt ablassbar ist. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Pleuelstange (20) mit mindestens einem erfindungsgemäßen hydraulischen Ventilmechanismus (1) und einen Verbrennungsmotor mit mindestens einer solchen Pleuelstange (20).The invention relates to a hydraulic valve mechanism (1) for opening and closing a hydraulic line (3) leading to a pressure chamber (28, 29), in particular for a length-adjustable connecting rod (20), with a check valve (4) and a throttle valve (5). , The check valve (4) and the throttle valve (5) connected in series and optionally arranged in a common housing unit (6). The object of the present invention is to provide a hydraulic valve mechanism (1) which avoids the disadvantages known from the prior art and in particular increases the stability of the length-adjustable connecting rod (20) known from the prior art. For this purpose, it is provided according to the invention that the check valve (4) and the throttle valve (5) are arranged one behind the other and the throttle valve (5) is designed as a throttle check valve, the throttle of the throttle valve Check valve can be bridged and locks the check valve of the throttle check valve when draining the pressure chamber and a hydraulic fluid throttled can be drained via the throttle. The invention also relates to a connecting rod (20) with at least one hydraulic valve mechanism (1) according to the invention and an internal combustion engine with at least one such connecting rod (20).

Description

HYDRAULISCHER VENTILMECHANISMUS FÜR LÄNGENVERSTELLBARE PLEUELSTANGE [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Ventilmechanismus zum Öffnen und Schließen einer zu einer Druckkammer führenden Hydraulikleitung, insbesondere für eine längenverstellbare Pleuelstange, mit einem Rückschlagventil und einem Drosselventil, wobei das Rückschlagventil und das Drosselventil in Reihe geschaltet sind.HYDRAULIC VALVE MECHANISM FOR LENGTH ADJUSTABLE CONNECTING ROD The present invention relates to a hydraulic valve mechanism for opening and closing a hydraulic line leading to a pressure chamber, in particular for an adjustable connecting rod, with a check valve and a throttle valve, the check valve and the throttle valve being connected in series.

[0002] Bei Verbrennungsmotoren mit Hubkolben gibt es Bestrebungen, das Verdichtungsverhältnis während des Betriebs zu verändern und auf den jeweiligen Betriebszustand des Motors anzupassen, um den thermischen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors zu verbessern. Mit steigendem Verdichtungsverhältnis nimmt der thermische Wirkungsgrad zu, jedoch kann, insbesondere im Volllastbereich, ein zu hohes Verdichtungsverhältnis zu einer unbeabsichtigten Selbstzündung des Kolbenmotors führen. Eine solche frühzeitige Verbrennung des Kraftstoffes führt nicht nur zu einem unruhigen Lauf und dem sogenannten Klopfen des Motors, sondern kann auch zu Bauteilschäden am Motor führen. Im Teillastbereich ist die Gefahr der Selbstzündung geringer, so dass ein höheres Verdichtungsverhältnis möglich ist.In internal combustion engines with reciprocating piston there are efforts to change the compression ratio during operation and to adapt it to the respective operating state of the engine in order to improve the thermal efficiency of the internal combustion engine. As the compression ratio increases, the thermal efficiency increases, but a compression ratio that is too high can lead to unintentional self-ignition of the piston engine, especially in the full load range. Such an early combustion of the fuel not only leads to unsteady running and the so-called knocking of the engine, but can also lead to component damage to the engine. In the partial load range, the risk of auto-ignition is lower, so that a higher compression ratio is possible.

[0003] Zur Realisierung eines variablen Verdichtungsverhältnisses ((„Variable Compression Ratio“ - VCR) existieren unterschiedliche Lösungen, mit denen die Lage des Hubzapfens der Kurbelwelle oder des Kolbenbolzens des Hubkolbens verändert oder die effektive Länge der Pleuelstange variiert wird. Hierbei gibt es jeweils Lösungen für eine kontinuierliche und diskontinuierliche Verstellung der Bauteile. Eine kontinuierliche Längenverstellung des Abstands zwischen dem Kolbenbolzen und dem Kurbelwellenzapfen ermöglicht eine gleitende Einstellung des Verdichtungsverhältnisses auf den jeweiligen Betriebspunkt und damit einen optimalen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors. Demgegenüber ergeben sich bei einer diskontinuierlichen Verstellung der Pleuellänge mit wenigen Stufen konstruktive und betriebstechnische Vorteile und es werden im Vergleich zu einem konventionellen Kolbenmotor trotzdem eine signifikante Verbesserung des Wirkungsgrades sowie entsprechende Einsparungen im Verbrauch und im Schadstoffausstoß ermöglicht.There are various solutions for realizing a variable compression ratio (("Variable Compression Ratio" - VCR), with which the position of the crank pin of the crankshaft or the piston pin of the reciprocating piston is changed or the effective length of the connecting rod is varied. There are solutions in each case For a continuous and discontinuous adjustment of the components. A continuous length adjustment of the distance between the piston pin and the crankshaft journal enables a smooth adjustment of the compression ratio to the respective operating point and thus an optimal efficiency of the internal combustion engine. In contrast, discontinuous adjustment of the connecting rod length results in a few steps constructive and operational advantages and compared to a conventional piston engine there is still a significant improvement in efficiency and corresponding savings in fuel consumption also and in pollutant emissions.

[0004] So offenbart zum Beispiel die DE 10 2005 055 199 A1 eine längenverstellbare Pleuelstange, mit der unterschiedliche Verdichtungsverhältnisse realisiert werden können, wobei ein in einem der Pleuelaugen angeordneter Exzenter durch zwei Zylinder-Kolben-Einheiten und den hydraulischen Druckunterschied des zugeführten Motoröls in unterschiedliche Positionen fixiert wird.[0004] For example, DE 10 2005 055 199 A1 discloses a length-adjustable connecting rod with which different compression ratios can be realized, an eccentric arranged in one of the connecting rod eyes being different by two cylinder-piston units and the hydraulic pressure difference of the supplied engine oil Positions is fixed.

[0005] Die WO 2015/055582 A2 zeigt eine längenverstellbare Pleuelstange mit teleskopartig ineinander verschiebbaren Pleuelteilen, wobei ein Pleuelteil einen Verstellkolben und das zweite Pleuelteil einen Zylinder aufweist. Der im ersten Pleuelteil vorgesehene Verstellkolben unterteilt den Zylinder in zwei Druckräume, die von einer hydraulischen Steuereinrichtung mit Motoröl versorgt werden. Die beiden Druckräume dieser Zylinder-Kolben-Einheit werden über Rückschlagventile mit Motoröl versorgt, wobei jeweils nur eine der Druckkammern mit unter Druck stehendem Motoröl gefüllt ist. Ist die längenverstellbare Pleuelstange in der langen Position, befindet sich in der oberen Druckkammer kein Motoröl, während die untere Druckkammer hingegen vollständig mit Motoröl gefüllt ist. Während des Betriebs wird das Pleuel aufgrund der wirkenden Gas- und Massenkräfte alternierend auf Zug und Druck belastet. In der langen Stellung der Pleuelstange wird eine Zugkraft durch den mechanischen Kontakt mit dem oberen Anschlag des Verstellkolbens aufgenommen. Die Pleuellänge ändert sich dadurch nicht. Eine einwirkende Druckkraft wird über die Kolbenfläche auf die mit Motoröl gefüllte untere Druckkammer übertragen. Da das Rückschlagventil dieser Kammer den Rücklauf des Motoröls unterbindet, steigt der Druck des Motoröls an, so dass die Pleuelstange in dieser Richtung hydraulisch gesperrt ist. Auch hier ändert sich die Pleuellänge nicht. In der kurzen Stellung der längenverstellbaren Pleuelstange drehen sich die Verhältnisse in der Zylinder-Kolben-Einheit um. Die[0005] WO 2015/055582 A2 shows a length-adjustable connecting rod with connecting rod parts which can be telescopically pushed into one another, one connecting rod part having an adjusting piston and the second connecting rod part having a cylinder. The adjusting piston provided in the first connecting rod part divides the cylinder into two pressure chambers, which are supplied with engine oil by a hydraulic control device. The two pressure chambers of this cylinder-piston unit are supplied with engine oil via check valves, only one of the pressure chambers being filled with engine oil under pressure. If the length-adjustable connecting rod is in the long position, there is no engine oil in the upper pressure chamber, while the lower pressure chamber is completely filled with engine oil. During operation, the connecting rod is subjected to alternating tensile and compressive loads due to the gas and inertial forces. In the long position of the connecting rod, a tensile force is absorbed by the mechanical contact with the upper stop of the adjusting piston. This does not change the connecting rod length. An acting pressure force is transferred via the piston surface to the lower pressure chamber filled with engine oil. Since the check valve of this chamber prevents the return of the engine oil, the pressure of the engine oil increases so that the connecting rod is hydraulically locked in this direction. The connecting rod length does not change here either. In the short position of the length-adjustable connecting rod, the conditions in the cylinder-piston unit are reversed. The

1/191/19

AT 521 606 B1 2020-03-15 österreichisches patentamt untere Druckkammer ist leer, während die obere Druckkammer mit Motoröl gefüllt ist. Entsprechend bewirkt eine Zugkraft einen Druckanstieg in der oberen Kammer und eine hydraulischeAT 521 606 B1 2020-03-15 Austrian patent office lower pressure chamber is empty, while the upper pressure chamber is filled with engine oil. Accordingly, a tensile force causes an increase in pressure in the upper chamber and a hydraulic one

Sperrung der längenverstellbaren Pleuelstange, während eine Druckkraft durch den unteren mechanischen Anschlag des Verstellkolbens aufgenommen wird.Locking of the length-adjustable connecting rod while a pressure force is absorbed by the lower mechanical stop of the adjusting piston.

[0006] Die Pleuellänge dieser längenverstellbaren Pleuelstange kann zweistufig verstellt werden, indem die gerade gefüllte Druckkammer entleert wird. Dazu wird das Rückschlagventil im Zulaufkanal der gefüllten Druckkammer über einen entsprechenden Rücklaufkanal überbrückt. Durch diese Rücklaufkanäle strömt Motoröl zwischen der Druckkammer und der Versorgung mit Motoröl, wodurch das jeweilige Rückschlagventil seine Wirkung verliert. Die beiden Rücklaufkanäle werden durch eine hydraulische Steuereinrichtung geöffnet und geschlossen, wobei immer genau ein Rücklaufkanal offen und der andere geschlossen ist. Der Aktuator zur Schaltung der beiden Rücklaufkanäle wird hydraulisch durch den Versorgungsdruck des Motoröls angesteuert, wobei die Versorgung mit Motoröl über entsprechende Hydraulikleitungen im Pleuel und das Lager des Kurbelwellenzapfens im zweiten Pleuelauge erfolgt. Die aktive Verstellung der Pleuellänge erfolgt dann durch gezieltes Entleeren der mit Motoröl gefüllten Druckkammer unter Ausnutzung der an der Pleuelstange wirkenden Massen- und Gaskräfte, wobei die andere Druckkammer über das zugehörige Rückschlagventil mit Motoröl versorgt und hydraulisch gesperrt wird. Vergleichbare Lösungen zeigen auch DE 10 2016 120 950 A1, WO 2018/060457 A1 und WO 2016/203047 A1. In AT 518 848 A1 ist eine Variante eines derartigen Pleuels dargestellt, das für eine mechanische Betätigung ausgelegt ist.The connecting rod length of this adjustable connecting rod can be adjusted in two stages by emptying the just filled pressure chamber. For this purpose, the check valve in the inlet channel of the filled pressure chamber is bridged via a corresponding return channel. Motor oil flows through these return channels between the pressure chamber and the supply of motor oil, as a result of which the respective check valve loses its effect. The two return channels are opened and closed by a hydraulic control device, with exactly one return channel always being open and the other being closed. The actuator for switching the two return channels is controlled hydraulically by the supply pressure of the engine oil, the supply of engine oil being provided via corresponding hydraulic lines in the connecting rod and the bearing of the crankshaft journal in the second connecting rod eye. The active adjustment of the connecting rod length is then carried out by deliberately emptying the pressure chamber filled with engine oil, utilizing the mass and gas forces acting on the connecting rod, the other pressure chamber being supplied with engine oil and hydraulically blocked via the associated check valve. Comparable solutions are also shown in DE 10 2016 120 950 A1, WO 2018/060457 A1 and WO 2016/203047 A1. AT 518 848 A1 shows a variant of such a connecting rod, which is designed for mechanical actuation.

[0007] Gerade bei der Entwicklung von modernen Kolbenmotoren ist der Bauraum für solche Pleuelstangen sowohl axial als auch radial begrenzt. In Kurbelwellenrichtung wird der Bauraum durch die Lagerbreite und den Abstand der Gegengewichte begrenzt. Axial ist ohnehin nur der Abstand zwischen den Kolbenbolzen und dem Kurbelwellenzapfen verfügbar. Darüber hinaus ist auch die Dauerfestigkeit der verwendeten Werkstoffe problematisch. Die Pleuelstange wird im ständigen Wechsel auf Zug und Druck belastet. Entsprechend entsteht in den Druckkammern und den zugehörigen Hydraulikleitungen bis zum Ablassventil ein schwellender Druck von über 300 bar. Hieraus ergeben sich sehr hohe Anforderungen an die Bauteile der Pleuelstange, unter anderem auch an die Komponenten der hydraulischen Ansteuerschaltung, zum Beispiel die Ablassventile. Alle Komponenten müssen ausreichend dauerfest sein und dennoch in dem zur Verfügung stehenden geringen Bauraum untergebracht werden, dabei soll die Schwächung der Pleuelstange so gering wie möglich gehalten werden.Especially in the development of modern piston engines, the space for such connecting rods is limited both axially and radially. In the direction of the crankshaft, the installation space is limited by the width of the bearing and the distance between the counterweights. In any case, only the distance between the piston pin and the crankshaft journal is available axially. The fatigue strength of the materials used is also problematic. The connecting rod is constantly subjected to tensile and pressure loads. Accordingly, a swelling pressure of over 300 bar develops in the pressure chambers and the associated hydraulic lines up to the drain valve. This places very high demands on the connecting rod components, including the components of the hydraulic control circuit, for example the drain valves. All components must be sufficiently durable and yet be accommodated in the small space available, the weakening of the connecting rod should be kept as low as possible.

[0008] Ein weiteres Problem bildet das Vorsehen der hydraulischen Steuereinrichtung mit den verschiedenen Zulauf-, Rücklauf- und Versorgungskanälen für Motoröl und die notwendigen Rückschlag- und Steuerventile, die die Bauteile der Pleuelstange zusätzlich schwächen.Another problem is the provision of the hydraulic control device with the various inlet, return and supply channels for engine oil and the necessary check and control valves that additionally weaken the connecting rod components.

[0009] Derartige Steuereinrichtungen zeigen beispielsweise DE 10 2017 121 432 A1, EP 0 122 378 A1, AT 519 932 A2 und DE 10 2017 109 379 A1.Such control devices show, for example, DE 10 2017 121 432 A1, EP 0 122 378 A1, AT 519 932 A2 and DE 10 2017 109 379 A1.

[0010] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hydraulischen Ventilmechanismus bereitzustellen, der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet und insbesondere die Stabilität der aus dem Stand der Technik bekannten längenverstellbaren Pleuelstangen erhöht.It is therefore the object of the present invention to provide a hydraulic valve mechanism which avoids the disadvantages known from the prior art and in particular increases the stability of the length-adjustable connecting rods known from the prior art.

[0011] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Rückschlagventil und das Drosselventil hintereinander angeordnet sind und das Drosselventil als Drossel-Rückschlagventil ausgebildet ist, wobei beim Befüllen der Druckkammer über das Rückschlagventil des Drossel-Rückschlagventils die Drossel des Drossel-Rückschlagventils überbrückbar ist und beim Ablassen der Druckkammer das Rückschlagventil des Drossel-Rückschlagventils sperrt und ein Hydraulikfluid über die Drossel gedrosselt ablassbar ist. Über das Rückschlagventil wird die Drossel beim Befüllen der Druckkammer überbrückt, sodass ein freies, ungedrosseltes Zuströmen des Hydraulikfluid zur Druckkammer möglich ist. In Ablassrichtung sperrt das Rückschlagventil, sodass das Hydraulikfluid über Drossel nur gedrosselt abfließen kann. Durch die Drossel wird eine Druckreduzierung realisiert, sodass auf die hinter der Drossel angeordneten Bauteile der Pleuelstange geringere Belastungen wirken. Das Rückschlagventil und das Dros2/19This object is achieved in that the check valve and the throttle valve are arranged one behind the other and the throttle valve is designed as a throttle check valve, wherein the throttle of the throttle check valve can be bridged when filling the pressure chamber via the check valve of the throttle check valve and when the pressure chamber is released, the check valve of the throttle check valve locks and a hydraulic fluid can be drained via the throttle. The throttle is bridged via the check valve when filling the pressure chamber, so that a free, unthrottled inflow of the hydraulic fluid to the pressure chamber is possible. The check valve closes in the drain direction, so that the hydraulic fluid can only flow through the throttle in a throttled manner. The throttle reduces the pressure so that lower loads act on the connecting rod components located behind the throttle. The check valve and the Dros2 / 19

AT 521 606 B1 2020-03-15 österreichisches patentamt selventil sind somit in Strömungsrichtung des Hydraulikfluid hintereinander angeordnet und werden nacheinander durchströmt, wobei unterschiedliche Reihenfolgen möglich sind. Dadurch wird ein einfacher hydraulischer Schaltplan ermöglicht. Der Ventilmechanismus kann so relativ frei in der jeweiligen Hydraulikleitung angeordnet werden, beispielsweise auch direkt am Eingang/Ausgang der jeweiligen Druckkammer. Dabei können die beiden Ventile unabhängig voneinander in der gleichen Hydraulikleitung hintereinander angeordnet sein, oder miteinander gekoppelt in der Hydraulikleitung positioniert werden. Durch die Reihenschaltung erfolgt das Zuströmen und Ablassen nun über eine gemeinsame hydraulische Leitung. Somit ist nur noch eine Leitung für das Zuströmen und Ablassen des Hydraulikmittels notwendig. Die Anzahl der Bohrungen in der Pleuelstange bzw. dem VCR- Pleuel kann daher reduziert werden. Dadurch wird die durch Materialabtrag bewirkte Schwächung des VCR-Pleuels reduziert. Zudem führt dies auch zu einer Kostensenkung, da nur noch eine geringere Bohrungsanzahl benötigt wird.AT 521 606 B1 2020-03-15 Austrian patent office selventil are thus arranged one behind the other in the direction of flow of the hydraulic fluid and are flowed through one after the other, whereby different sequences are possible. This enables a simple hydraulic circuit diagram. The valve mechanism can thus be arranged relatively freely in the respective hydraulic line, for example also directly at the inlet / outlet of the respective pressure chamber. The two valves can be arranged one behind the other in the same hydraulic line, or can be positioned coupled to one another in the hydraulic line. Due to the series connection, the inflow and outflow now take place via a common hydraulic line. This means that only one line is required for the inflow and outflow of the hydraulic fluid. The number of holes in the connecting rod or the VCR connecting rod can therefore be reduced. This reduces the weakening of the VCR connecting rod caused by material removal. This also leads to a reduction in costs, since only a smaller number of holes is required.

[0012] Vorteilhafterweise kann vorgesehen werden, dass das Rückschlagventil schaltbar ist. In Zuströmrichtung, also zum Befüllen der Druckkammer, ist das Rückschlagventil frei durchströmbar. In Ablassrichtung, also zum Entleeren der Druckkammer, sperrt das Rückschlagventil, sodass die gewünschte hydraulische Sperrung der Druckkammer erzielt wird. Soll nun eine Längenänderung des VCR-Pleuels erfolgen, so kann das Rückschlagventil durch die Schaltbarkeit in Ablassrichtung freigegeben werden. Das Rückschlagventil übernimmt also sowohl die Funktion des Zulaufventils als auch die Funktion des Ablassventils, was wiederum zu einem geringeren Bauraumbedarf und damit zu einer höheren Stabilität des Pleuels führt. Die Schaltung des Rückschlagventils kann dabei auf verschiedene Arten umgesetzt werden.[0012] It can advantageously be provided that the check valve can be switched. The check valve can be flowed through freely in the inflow direction, that is to say to fill the pressure chamber. The check valve closes in the discharge direction, i.e. to empty the pressure chamber, so that the desired hydraulic blocking of the pressure chamber is achieved. If the length of the VCR connecting rod is to be changed, the check valve can be released by the switchability in the drain direction. The check valve thus takes over both the function of the inlet valve and the function of the drain valve, which in turn leads to a smaller space requirement and thus to a higher stability of the connecting rod. The check valve circuit can be implemented in various ways.

[0013] In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Rückschlagventil und das Drosselventil in einer gemeinsamen Gehäuseeinheit angeordnet sind. Unter dem Begriff „Gehäuseeinheit“ ist im vorliegenden Kontext ein Bauteil oder eine zusammenhängende Bauteilgruppe zu verstehen, die die Ventilsitze für die Schließkörper des Rückschlagventils und des Drosselventils ausbilden bzw. aufnehmen. Diese Gehäuseeinheit kann vormontiert und im montierten Zustand eingebaut werden. Durch die gemeinsame Gehäuseeinheit wird der Bauraumbedarf des hydraulischen Ventilmechanismus erheblich verringert. Da das Zuströmen und Ablassen nun über einen in einer gemeinsamen Gehäuseeinheit angeordneten hydraulischen Ventilmechanismus erfolgt, ist neben der einen Leitung für das Zuströmen und Ablassen des Hydraulikmittels auch nur noch ein Raum für den gemeinsamen hydraulischen Ventilmechanismus notwendig.In a further embodiment it can be provided that the check valve and the throttle valve are arranged in a common housing unit. In the present context, the term “housing unit” is to be understood as a component or a coherent component group which form or accommodate the valve seats for the closing bodies of the check valve and the throttle valve. This housing unit can be pre-assembled and installed in the assembled state. The space requirement of the hydraulic valve mechanism is considerably reduced by the common housing unit. Since the inflow and outflow now take place via a hydraulic valve mechanism arranged in a common housing unit, in addition to the one line for the inflow and outflow of the hydraulic medium, only one space is still required for the common hydraulic valve mechanism.

[0014] In noch einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Gehäuseeinheit einen Gehäusedeckel aufweist, der eine gemeinsame Zu- und Ablassöffnung für das Rückschlagventil und das Drosselventil ausbildet. Sowohl das Rückschlagventil als auch das Drosselventil werden also durch nur einen Gehäusedeckel der gemeinsamen Gehäuseeinheit abgeschlossen, der die gemeinsame Zustrom- und Ablassöffnung ausbildet. Auch dies führt zu einer Verringerung des Bauraumbedarfs für den Ventilmechanismus und damit zu einer höheren Stabilität des Pleuels.In yet another embodiment it can be provided that the housing unit has a housing cover which forms a common inlet and outlet opening for the check valve and the throttle valve. Both the check valve and the throttle valve are thus closed by only one housing cover of the common housing unit, which forms the common inflow and outflow opening. This also leads to a reduction in the installation space requirement for the valve mechanism and thus to a higher stability of the connecting rod.

[0015] Vorteilhafterweise kann ferner vorgesehen sein, dass das Drosselventil in der Gehäuseeinheit in Ablassrichtung vor dem Rückschlagventil angeordnet ist. Dadurch findet die Drosselung statt, bevor das Hydraulikfluid beim Ablassen durch das dann freigeschaltete Rückschlagventil strömt. Dadurch wirken auf das Rückschlagventil und die dahinter angeordneten Komponenten geringere Drücke und somit geringere Belastungen.Advantageously, it can also be provided that the throttle valve is arranged in the housing unit in the drain direction before the check valve. As a result, the throttling takes place before the hydraulic fluid flows through the check valve which is then released when it is drained. As a result, lower pressure and thus lower loads act on the check valve and the components arranged behind it.

[0016] In einer weiteren Variante kann vorgesehen sein, dass das Drosselventil in der Gehäuseeinheit in Ablassrichtung nach dem Rückschlagventil angeordnet ist. Dabei ist das Drosselventil so angeordnet, dass es beim Zuströmen von Hydraulikflüssigkeit zur Druckkammer überbrückt wird. Beim Ablassen der Hydraulikflüssigkeit aus der Druckkammer wirken auf die hinter dem Drosselventil angeordneten Elemente, beispielsweise einen Steuerschieber zum Schalten des Rückschlagventils, geringere Drücke, sodass auch hier die Belastungen reduziert werden. Wird die Druckkammer einseitig von einem verschiebbar angeordneten Kolben begrenzt, so besteht ein weiterer Vorteil des gedrosselten Ablassens des Hydraulikfluids besteht darin, dassIn a further variant it can be provided that the throttle valve is arranged in the housing unit in the drain direction after the check valve. The throttle valve is arranged so that it is bridged when hydraulic fluid flows to the pressure chamber. When the hydraulic fluid is drained from the pressure chamber, lower pressures act on the elements arranged behind the throttle valve, for example a control slide for switching the check valve, so that the loads are also reduced here. If the pressure chamber is delimited on one side by a displaceably arranged piston, there is a further advantage of throttled draining of the hydraulic fluid is that

3/193/19

AT 521 606 B1 2020-03-15 österreichisches patentamt das Ablassen langsam erfolgt, vorteilhafterweise über mehrere Hübe des VCR-Pleuels, sodass ein hartes Aufprallen des Kolbens auf einen Anschlag in der Druckkammer vermieden wird.AT 521 606 B1 2020-03-15 Austrian patent office draining takes place slowly, advantageously over several strokes of the VCR connecting rod, so that a hard impact of the piston on a stop in the pressure chamber is avoided.

[0017] In noch einerweiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Drosselventil einen kegelförmigen Schließkörper umfasst, der in einem Ventilsitz gelagert ist und mindestens eine Drosselöffnung und mindestens eine in Ablassrichtung verschließbare Durchflussöffnung aufweist. Dadurch wird eine sehr einfache Ausgestaltung des hydraulischen Ventilmechanismus ermöglicht. Günstigerweise ist dabei der Ventilsitz mit zum Schließkörper korrespondierender Form ausgeführt, so dass der Schließkörper bündig im Ventilsitz zu liegen kommt. In Zuströmrichtung kann das Hydraulikfluid frei durch die Durchflussöffnung einströmen, sodass ein ungehinderter Zufluss ermöglicht wird. In Ablassrichtung ist die Durchflussöffnung gesperrt, sodass das Hydraulikfluid nur durch die Drosselöffnung abströmen kann. Dadurch wird die gewünschte Druckreduzierung erreicht, wodurch einerseits geringere Belastungen auf die hinter der Drossel angeordneten Bauteile auftreten und andererseits die Ablassgeschwindigkeit des Hydraulikfluid verringert wird, sodass ein harter Anschlag des Kolbens auf einen in der Druckkammer ausgebildeten Anschlag vermieden wird.In a still further embodiment it can be provided that the throttle valve comprises a conical closing body which is mounted in a valve seat and has at least one throttle opening and at least one flow opening which can be closed in the discharge direction. This enables a very simple design of the hydraulic valve mechanism. The valve seat is advantageously designed with a shape corresponding to the closing body, so that the closing body comes to rest flush in the valve seat. In the inflow direction, the hydraulic fluid can flow freely through the flow opening, so that an unimpeded inflow is made possible. In the drain direction, the flow opening is blocked, so that the hydraulic fluid can only flow out through the throttle opening. This achieves the desired pressure reduction, which on the one hand results in lower loads on the components arranged behind the throttle and on the other hand reduces the discharge speed of the hydraulic fluid, so that a hard impact of the piston on a stop formed in the pressure chamber is avoided.

[0018] Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass das Drosselventil eine Membran mit mindestens einer Drosselöffnung und mindestens eine in Ablassrichtung durch die Membran verschließbare Durchflussöffnung aufweist. Bei der Verwendung einer Membran wird der Bauraumbedarf des Ventilmechanismus nochmals verringert mit den damit verbundenen Vorteilen für die Festigkeit des VCR-Pleuels.But there is also the possibility that the throttle valve has a membrane with at least one throttle opening and at least one flow opening that can be closed by the membrane in the discharge direction. When using a membrane, the installation space requirement of the valve mechanism is further reduced, with the associated advantages for the strength of the VCR connecting rod.

[0019] In noch einer weiteren Ausgestaltung kann der hydraulische Ventilmechanismus einen Steuerkörper zum Schalten des Rückschlagventils zu umfassen, wobei vorzugsweise der Steuerkörper das Drosselventil ausbildet. Beispielsweise kann der Steuerkörper beim Ablassen des Hydraulikfluids aus der Druckkammer einen Drosselkanal freigegeben. Dadurch wird die Länge des hydraulischen Ventilmechanismus weiter reduziert.In yet another embodiment, the hydraulic valve mechanism can comprise a control body for switching the check valve, wherein the control body preferably forms the throttle valve. For example, the control body can release a throttle channel when the hydraulic fluid is discharged from the pressure chamber. This further reduces the length of the hydraulic valve mechanism.

[0020] Es kann ferner vorgesehen werden, dass auch das Drosselventil schaltbar ist. In diesem Fall bildet das Drosselventil den Ablass der Druckkammer aus. Dies ist eine einfache und platzsparende Ausgestaltung. Beispielsweise kann das Drosselventil als eine mittels eines Steuerschiebers freigebbare Bohrung in der gemeinsamen Gehäuseeinheit ausgebildet sein. Beim Befüllen der Druckkammer strömt das Hydraulikfluid dann über das Rückschlagventil ein, das in Ablassrichtung sperrt. Soll die Druckkammer entleert werden, so wird die Bohrung der Drossel durch den Steuerschieber freigegeben und das Hydraulikfluid kann über diese Bohrung fließen. Der Steuerschieber kann über Dichtringe oder einfach über Spalte abgedichtet werden. Auch dies führt zu einer sehr einfachen Ausgestaltung des Ventilmechanismus.It can also be provided that the throttle valve is switchable. In this case, the throttle valve forms the discharge of the pressure chamber. This is a simple and space-saving design. For example, the throttle valve can be designed as a bore in the common housing unit that can be released by means of a control slide. When the pressure chamber is filled, the hydraulic fluid then flows in via the check valve, which locks in the drain direction. If the pressure chamber is to be emptied, the bore of the throttle is released through the control slide and the hydraulic fluid can flow through this bore. The spool can be sealed with sealing rings or simply with gaps. This also leads to a very simple configuration of the valve mechanism.

[0021] Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Drosselventil als zweites Rückschlagventil ausgebildet ist und in dem ersten Rückschlagventil angeordnet ist. Der hydraulische Ventilmechanismus umfasst dann also zwei ineinander verschachtelte Rückschlagventile, d. h., das Drosselventil bildet den Schließkörper des ersten Rückschlagventils aus. Dadurch wird eine sehr kompakte Anordnung des hydraulischen Ventilmechanismus erreicht. Bei dem Zuströmen von Hydraulikfluid zur Druckkammer werden der Ventilsitz und der Schließkörper des Drosselventils, d. h. das komplette innere Rückschlagventil, angehoben, sodass in Zuströmrichtung ein ausreichender Querschnitt freigegeben wird. Beim Ablassen des Hydraulikfluids aus der Druckkammer wird nur der Schließkörper, beispielsweise die Dichtkugel, des Drosselventils angehoben, sodass nur ein kleiner Querschnitt freigegeben wird und dadurch die erwünschte Drosselung auftritt. Dabei strömt das Hydraulikfluid dann anschließend durch den Schließkörper des ersten Rückschlagventils.Furthermore, it can be provided that the throttle valve is designed as a second check valve and is arranged in the first check valve. The hydraulic valve mechanism then comprises two check valves nested within one another, i.e. that is, the throttle valve forms the closing body of the first check valve. This results in a very compact arrangement of the hydraulic valve mechanism. With the inflow of hydraulic fluid to the pressure chamber, the valve seat and the closing body of the throttle valve, i. H. the entire internal check valve, raised so that a sufficient cross-section is released in the inflow direction. When the hydraulic fluid is drained from the pressure chamber, only the closing body, for example the sealing ball, of the throttle valve is raised, so that only a small cross section is released and the desired throttling occurs as a result. The hydraulic fluid then flows through the closing body of the first check valve.

[0022] Darüberhinaus bezieht sich die Erfindung auch auf eine Pleuelstange bzw. ein VCRPleuel für einen Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis, insbesondere einen Ottomotor, wobei die Pleuelstange ein erstes Pleuelauge, bevorzugt zur Aufnahme eines Kolbenbolzens, und ein zweites Pleuelauge, bevorzugt zur Aufnahme eines Kurbelwellenzapfens, aufweist, wobei der Abstand zwischen dem ersten Pleuelauge und dem zweiten Pleuelauge mittels einer Längenverstellungseinrichtung einstellbar ist, die mindestens eine mit mindestensFurthermore, the invention also relates to a connecting rod or a VCR connecting rod for an internal combustion engine with a variable compression ratio, in particular a gasoline engine, the connecting rod having a first connecting rod eye, preferably for receiving a piston pin, and a second connecting rod eye, preferably for receiving a crankshaft pin , The distance between the first connecting rod eye and the second connecting rod eye can be adjusted by means of a length adjustment device which has at least one with at least one

4/194/19

AT 521 606 B1 2020-03-15 österreichisches patentamt einer Hydraulikleitung verbundene Druckkammer umfasst, wobei in der Hydraulikleitung bzw. jeder Hydraulikleitung zumindest ein hydraulischer Ventilmechanismus der vorbeschriebenen Art angeordnet ist. Vorzugsweise sind mindestens zwei Druckkammern vorgesehen und jede ist mit einer Hydraulikleitung verbunden, in der jeweils zumindest ein hydraulischer Ventilmechanismus der vorbeschriebenen Art angeordnet ist. Durch die gemeinsame Gehäuseeinheit wird der Bauraumbedarf des hydraulischen Ventilmechanismus erheblich verringert. Da das Zuströmen und Ablassen nun über einen in einer gemeinsamen Gehäuseeinheit angeordneten hydraulischen Ventilmechanismus erfolgt, ist nur noch eine Leitung für das Zuströmen und Ablassen des Hydraulikmittels notwendig. Die Anzahl der Bohrungen im VCR-Pleuel kann daher reduziert werden. Dadurch wird eine durch Materialabtrag verursachte Schwächung des VCRPleuels reduziert. Zudem führt dies auch zu einer Kostensenkung, da nur noch eine geringere Bohrungsanzahl benötigt wird.AT 521 606 B1 2020-03-15 Austrian patent office of a hydraulic line connected pressure chamber, wherein at least one hydraulic valve mechanism of the type described above is arranged in the hydraulic line or each hydraulic line. At least two pressure chambers are preferably provided and each is connected to a hydraulic line, in each of which at least one hydraulic valve mechanism of the type described above is arranged. The space requirement of the hydraulic valve mechanism is considerably reduced by the common housing unit. Since the inflow and outflow now take place via a hydraulic valve mechanism arranged in a common housing unit, only one line is required for the inflow and outflow of the hydraulic medium. The number of holes in the VCR connecting rod can therefore be reduced. This reduces the weakening of the VCR connecting rod caused by material removal. This also leads to a reduction in costs, since only a smaller number of holes is required.

[0023] Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auch auf einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Hubkolben, mindestens einem in dem Hubkolben geführten Zylinder und mit einer mit dem Hubkolben verbundenen Pleuelstange bzw. einem VCR-Pleuel der vorstehend beschriebenen Art. Auch hier wird der Bauraumbedarf des hydraulischen Ventilmechanismus durch die gemeinsame Gehäuseeinheit erheblich verringert. Da das Zuströmen und Ablassen nun über einen in einer gemeinsamen Gehäuseeinheit angeordneten hydraulischen Ventilmechanismus erfolgt, ist nur noch eine Leitung für das Zuströmen und Ablassen des Hydraulikmittels notwendig. Die Anzahl der Bohrungen im Pleuel kann daher reduziert werden. Dadurch wird eine Schwächung des VCR-Pleuels reduziert. Zudem führt dies auch zu einer Kostensenkung, da nur noch eine geringere Bohrungsanzahl benötigt wird.According to a further aspect, the invention also relates to an internal combustion engine with at least one reciprocating piston, at least one cylinder guided in the reciprocating piston and with a connecting rod connected to the reciprocating piston or a VCR connecting rod of the type described above The space requirement of the hydraulic valve mechanism is considerably reduced by the common housing unit. Since the inflow and outflow now take place via a hydraulic valve mechanism arranged in a common housing unit, only one line is required for the inflow and outflow of the hydraulic medium. The number of holes in the connecting rod can therefore be reduced. This reduces the weakening of the VCR connecting rod. This also leads to a reduction in costs, since only a smaller number of holes is required.

[0024] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen:In the following, the invention is explained in more detail with reference to non-restrictive exemplary embodiments which are shown in the figures. Show it:

[0025] Fig. 1a [0026] Fig. 1b [0027] Fig. 1c [0028] Fig. 2 [0029] Fig. 3 [0030] Fig. 4a [0031] Fig. 4b [0032] Fig. 4c [0033] Fig. 5 erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Ventilmechanismus für ein VCR-Pleuel in Zuströmstellung im Vollschnitt, hydraulischer Ventilmechanismus aus Fig. 1a in Schließstellung, hydraulischer Ventilmechanismus aus Fig. 1a in Ablassstellung, zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Ventilmechanismus für ein VCR-Pleuel in Zuströmstellung, vereinfachtes Hydraulikschaltbild der in Fig. 1a-c und 2 gezeigten hydraulischen Ventilmechanismen in einer Pleuelstange, drittes Ausführungsbeispiel eines hydraulischen Ventilmechanismus,Fig. 1a [0026] Fig. 1b [0027] Fig. 1c [0028] Fig. 2 [0029] Fig. 3 [0030] Fig. 4a [0031] Fig. 4b [0032] Fig. 4c [0033 5 first exemplary embodiment of a hydraulic valve mechanism according to the invention for a VCR connecting rod in the inflow position in full section, hydraulic valve mechanism from FIG. 1a in the closed position, hydraulic valve mechanism from FIG. 1a in the lowering position, second exemplary embodiment of a hydraulic valve mechanism according to the invention for a VCR connecting rod in Inflow position, simplified hydraulic circuit diagram of the hydraulic valve mechanisms shown in FIGS. 1a-c and 2 in a connecting rod, third exemplary embodiment of a hydraulic valve mechanism,

Detail des hydraulischen Ventilmechanismus aus Fig. 4a, vereinfachtes Hydraulikschaltbild des hydraulischen Ventilmechanismus aus Fig. 4 in einer Pleuelstange, und viertes Ausführungsbeispiel eines hydraulischen Ventilmechanismus.Detail of the hydraulic valve mechanism from FIG. 4a, simplified hydraulic circuit diagram of the hydraulic valve mechanism from FIG. 4 in a connecting rod, and fourth exemplary embodiment of a hydraulic valve mechanism.

[0034] In Fig. 1a ist ein erstes Ausführungsbeispiel für einen hydraulischen Ventilmechanismus 1 für eine längenverstellbare Pleuelstange bzw. ein VCR-Pleuel im Vollschnitt in der Zuströmstellung gezeigt. Der hydraulische Ventilmechanismus 1 wird vorzugsweise als Bestandteil einer hydraulischen Ansteuerungsschaltung eines VCR-Pleuels eingesetzt, dessen Mittenabstand zwischen dem kleinen und dem großen Pleuelauge veränderbar ist. Mittels des hydraulischen Ventilmechanismus 1 lässt sich eine Druckkammer der hydraulischen Ansteuerschaltung befüllen, hydraulisch verschließen und entleeren. Das VCR-Pleuel wird somit in einer gewünschten Längenstellung arretiert oder zum Überführen in eine andere Längenstellung freigegeben. Das VCR-Pleuel eines Verbrennungsmotors wird im Betrieb im Wechsel auf Zug und Druck belastet. Entsprechend entstehen im Hochdruckbereich der hydraulischen Steuerschaltung anschwellende Drücke von über 300 bar (im geschlossenen Zustand des hydraulischen Ventilmechanismus). Der hydraulische Ventilmechanismus 1 ist in einer Hydraulikleitung 3 des VCR-PleuelsIn Fig. 1a, a first embodiment for a hydraulic valve mechanism 1 for a length-adjustable connecting rod or a VCR connecting rod is shown in full section in the inflow position. The hydraulic valve mechanism 1 is preferably used as part of a hydraulic control circuit of a VCR connecting rod, the center distance between the small and large connecting rod eyes can be changed. A pressure chamber of the hydraulic control circuit can be filled, hydraulically closed and emptied by means of the hydraulic valve mechanism 1. The VCR connecting rod is thus locked in a desired length position or released for transfer to another length position. The VCR connecting rod of an internal combustion engine is subjected to alternating tensile and compressive loads. Correspondingly, swelling pressures of over 300 bar arise in the high pressure area of the hydraulic control circuit (when the hydraulic valve mechanism is closed). The hydraulic valve mechanism 1 is in a hydraulic line 3 of the VCR connecting rod

5/195/19

AT 521 606 B1 2020-03-15 österreichisches patentamt ausgebildet, die zu einer Druckkammer führt, die Bestandteil eines Teleskopmechanismus zurAT 521 606 B1 2020-03-15 Austrian patent office, which leads to a pressure chamber that is part of a telescopic mechanism

Veränderung der Länge des VCR-Pleuels ist. Dies wird im Folgenden noch unter Bezug auf Fig.Change in length of the VCR connecting rod is. This is explained below with reference to Fig.

genauer beschrieben.described in more detail.

[0035] Der hydraulische Ventilmechanismus 1 umfasst ein Rückschlagventil 4 und ein Drosselventil 5. Das Rückschlagventil 4 und das Drosselventil 5 sind hintereinander in der Hydraulikleitung 3 angeordnet und somit in Reihe geschaltet. Das Rückschlagventil 4 umfasst einen Schließkörper 8 und einen Ventilsitz 7, in den der Schließkörper 8 in der Schließstellung des Rückschlagventils 4 mit Hilfe einer Druckfeder 11 gepresst wird. In Fig. 1a ist der hydraulische Ventilmechanismus in der Zuströmstellung gezeigt, d. h., der Schließkörper 8 wird durch das einströmende Hydraulikfluid entgegen der Kraft der Druckfeder 11 aus dem Ventilsitz 7 gehoben, sodass das Hydraulikfluid 8 durch die Hydraulikleitung 3 in Richtung der Druckkammer fließen kann.The hydraulic valve mechanism 1 comprises a check valve 4 and a throttle valve 5. The check valve 4 and the throttle valve 5 are arranged one behind the other in the hydraulic line 3 and thus connected in series. The check valve 4 comprises a closing body 8 and a valve seat 7, into which the closing body 8 is pressed in the closed position of the check valve 4 by means of a compression spring 11. In Fig. 1a the hydraulic valve mechanism is shown in the inflow position, i. that is, the closing body 8 is raised by the inflowing hydraulic fluid against the force of the compression spring 11 from the valve seat 7, so that the hydraulic fluid 8 can flow through the hydraulic line 3 in the direction of the pressure chamber.

[0036] Das Drosselventil 5 umfasst ebenfalls einen Schließkörper 10 und einen Ventilsitz 9. Der Schließkörper 10 des Drosselventils 5 ist in dem in Fig. 1a gezeigten Ausführungsbeispiel kegelförmig ausgebildet und umfasst eine zentrale Drosselbohrung 12 sowie mindestens eine Durchflussbohrung 13. In Fig. 1a sind zwei Durchflussbohrungen 13 gezeigt. Durch das einströmende Hydraulikfluid, beispielsweise Motoröl, wird auch der kegelförmige Schließkörper 10 aus dem Ventilsitz 9 gehoben, sodass die Durchflussbohrungen 13 freigegeben werden, und das Hydraulikfluid in Richtung der Druckkammer strömen kann.The throttle valve 5 also includes a closing body 10 and a valve seat 9. The closing body 10 of the throttle valve 5 is conical in the embodiment shown in FIG. 1a and comprises a central throttle bore 12 and at least one flow bore 13. In Fig. 1a two flow bores 13 shown. Due to the inflowing hydraulic fluid, for example engine oil, the conical closing body 10 is also lifted out of the valve seat 9, so that the flow bores 13 are released and the hydraulic fluid can flow in the direction of the pressure chamber.

[0037] Das Rückschlagventil 4 und das Drosselventil 5 sind in einer gemeinsamen Gehäuseeinheit 6 angeordnet. Die gemeinsame Gehäuseeinheit 6 bildet sowohl den Ventilsitz 7 für den Schließkörper 8 des Rückschlagventils 4 aus, als auch den Ventilsitz 9 für den Schließkörper 10 des Drosselventils 5. Die gemeinsame Gehäuseeinheit 6 umfasst zwei Bauteile, nämlich ein erstes Bauteil 6.1, das den Ventilsitz 7 für den Schließkörper 8 des Rückschlagventils ausbildet, und ein zweites Bauteil 6.2, das den Ventilsitz 9 für den Schließkörper 10 des Drosselventils ausbildet. Die beiden Bauteile 6.1, 6.2 sind miteinander gekoppelt bzw. vormontiert und mit einem einzigen Ventildeckel 14 verschlossen. Der hydraulische Ventilmechanismus 1 bildet also eine Einheit aus, die vormontiert werden kann, sodass ein leichter Einbau in die Hydraulikleitung 3 möglich ist. Der Ventildeckel 14 weist gemeinsame Zustrom- bzw. Ablassöffnungen 15 für das Rückschlagventil 4 und das Drosselventil 5 auf. Die Druckfeder 11 des Rückschlagventils 4 stützt sich am Boden des zweiten Bauteils 6.2 der Gehäuseeinheit 6 ab.The check valve 4 and the throttle valve 5 are arranged in a common housing unit 6. The common housing unit 6 forms both the valve seat 7 for the closing body 8 of the check valve 4, and the valve seat 9 for the closing body 10 of the throttle valve 5. The common housing unit 6 comprises two components, namely a first component 6.1, which the valve seat 7 for forms the closing body 8 of the check valve, and a second component 6.2, which forms the valve seat 9 for the closing body 10 of the throttle valve. The two components 6.1, 6.2 are coupled to one another or preassembled and closed with a single valve cover 14. The hydraulic valve mechanism 1 thus forms a unit that can be preassembled, so that easy installation in the hydraulic line 3 is possible. The valve cover 14 has common inflow or outlet openings 15 for the check valve 4 and the throttle valve 5. The compression spring 11 of the check valve 4 is supported on the bottom of the second component 6.2 of the housing unit 6.

[0038] Das Rückschlagventil 4 des hydraulischen Ventilmechanismus 1 ist als schaltbares Rückschlagventil ausgebildet. Daher umfasst der hydraulische Ventilmechanismus 1 einen Steuerschieber 16 und einen Steuerkörper 17, beispielsweise eine Steuerkugel. In Fig. 1a befindet sich das Rückschlagventil 4 und damit der hydraulische Ventilmechanismus 1 im nichtgeschalteten Zustand. Der Steuerschieber 16 ist daher mit Abstand zum Steuerkörper 17 angeordnet.The check valve 4 of the hydraulic valve mechanism 1 is designed as a switchable check valve. Therefore, the hydraulic valve mechanism 1 comprises a control slide 16 and a control body 17, for example a control ball. In Fig. 1a, the check valve 4 and thus the hydraulic valve mechanism 1 is in the non-switched state. The control slide 16 is therefore arranged at a distance from the control body 17.

[0039] Fig. 1b zeigt den hydraulischen Ventilmechanismus 1 aus Fig. 1a im gesperrten Zustand. Es strömt nun kein Hydraulikfluid mehr in Zuströmrichtung Z durch die Hydraulikleitung 3, sodass der Schließkörper 8 des Rückschlagventils 4, im dargestellten Fall eine Dichtkugel, durch die Druckfeder 11 in den Ventilsitz 7 des Rückschlagventil 4 gedrückt wird. Dadurch wird ein Zurückfließen des Hydraulikfluids aus der Druckkammer in Ablassrichtung A verhindert. Auch der Schließkörper 10 des Drosselventils 5 wird in den Ventilsitz 9 des Drosselventils gepresst, sodass die Durchflussbohrungen 13 verschlossen sind. Das Rückschlagventil 4 und damit der hydraulische Ventilmechanismus 1 befindet sich auch in Fig. 1b in einem nichtgeschalteten Zustand. Der Steuerschieber 16 ist daher mit Abstand zum Steuerkörper 17 angeordnet.Fig. 1b shows the hydraulic valve mechanism 1 of Fig. 1a in the locked state. Hydraulic fluid no longer flows in the inflow direction Z through the hydraulic line 3, so that the closing body 8 of the check valve 4, in the illustrated case a sealing ball, is pressed by the compression spring 11 into the valve seat 7 of the check valve 4. This prevents the hydraulic fluid from flowing back out of the pressure chamber in the discharge direction A. The closing body 10 of the throttle valve 5 is also pressed into the valve seat 9 of the throttle valve, so that the flow bores 13 are closed. The check valve 4 and thus the hydraulic valve mechanism 1 is also in a non-switched state in FIG. 1b. The control slide 16 is therefore arranged at a distance from the control body 17.

[0040] Fig. 1c zeigt den hydraulischen Ventilmechanismus 1 aus den Figuren 1a und 1b im geschalteten Zustand, sodass ein Ablassen von Hydraulikfluid aus der Druckkammer über die Hydraulikleitung 3 ermöglicht wird. Über eine nicht näher dargestellte Betätigungseinheit wird der Steuerschieber 16 verschoben, sodass er den Steuerkörper 17 in Richtung des Schließkörpers 8 des Rückschlagventils 4 drückt. Der Steuerkörper 17 hebt dann den Schließkörper 8 des1c shows the hydraulic valve mechanism 1 from FIGS. 1a and 1b in the switched state, so that hydraulic fluid can be drained from the pressure chamber via the hydraulic line 3. The control slide 16 is displaced via an actuation unit (not shown in more detail) so that it presses the control body 17 in the direction of the closing body 8 of the check valve 4. The control body 17 then lifts the closing body 8 of the

6/196/19

AT 521 606 B1 2020-03-15 österreichisches patentamtAT 521 606 B1 2020-03-15 Austrian patent office

Rückschlagventils 4 aus dem Ventilsitz 7, sodass das Rückschlagventil 4 entgegen der Rückstellkraft der Druckfeder 11 geöffnet wird. Aus der mit der Hydraulikleitung 3 verbunden Druckkammer kann dann Hydraulikfluid in Ablassrichtung A durch die Hydraulikleitung 3 fließen. Das Hydraulikfluid strömt dabei zunächst durch das Drosselventil 5. Da der Schließkörper 10 des Drosselventils 5 im Ventilsitz 9 des Drosselventils 5 sitzt, sind die Durchflussöffnungen 13 des Drosselventils 5 verschlossen und das Hydraulikfluid kann nur durch die Drosselöffnung 12 strömen. Dies führt zu einer Druckreduzierung, sodass auf die hinter dem Drosselventil 5 angeordneten Bauteile, d. h. das Rückschlagventil 4 und die Steuerkugel 17 sowie den Steuerschieber 16, nur geringere Kräfte wirken und somit die Belastungen reduziert werden.Check valve 4 from the valve seat 7, so that the check valve 4 is opened against the restoring force of the compression spring 11. Hydraulic fluid can then flow in the discharge direction A through the hydraulic line 3 from the pressure chamber connected to the hydraulic line 3. The hydraulic fluid initially flows through the throttle valve 5. Since the closing body 10 of the throttle valve 5 is seated in the valve seat 9 of the throttle valve 5, the flow openings 13 of the throttle valve 5 are closed and the hydraulic fluid can only flow through the throttle opening 12. This leads to a pressure reduction, so that the components arranged behind the throttle valve 5, i. H. the check valve 4 and the control ball 17 and the control slide 16, only lower forces act and thus the loads are reduced.

[0041] Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für einen hydraulischen Ventilmechanismus T. Dieser hydraulische Ventilmechanismus T ist im Wesentlichen genauso aufgebaut wie der in den Figuren 1a bis 1c gezeigte hydraulische Ventilmechanismus 1. Für gleiche bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Bauteile werden daher die gleichen Bezugsziffern verwendet.Fig. 2 shows a second embodiment of a hydraulic valve mechanism T. This hydraulic valve mechanism T is constructed essentially the same as the hydraulic valve mechanism 1 shown in Figures 1a to 1c. For the same or essentially functionally identical components, therefore, the same Reference numbers used.

[0042] Der hydraulische Ventilmechanismus T umfasst ebenfalls ein Rückschlagventil 4 und ein Drosselventil 5‘. Wie im ersten Ausführungsbeispiel sind das Rückschlagventil 4 und das Drosselventil 5‘ in Reihe geschaltet, wobei das Rückschlagventil 4 in Zuströmrichtung Z vor dem Drosselventil 5' angeordnet ist. Das Rückschlagventil 4 und das Drosselventil 5‘ weisen eine gemeinsame Gehäuseeinheit 6 auf. Die Gehäuseeinheit 6 umfasst ein erstes Bauteil 6.1, das den Ventilsitz 7 des Rückschlagventils ausbildet, und ein zweites Bauteil 6.2, das den Ventilsitz 9 des Drosselventils 5' ausbildet. Das Rückschlagventil 4 umfasst ferner einen Schließkörper 8, im dargestellten Fall eine Schließkugel, die mittels einer Druckfeder 11 in den Ventilsitz 7 gedrückt wird. In Zuströmrichtung wird das Rückschlagventil 4 durch das einströmende Hydraulikfluid geöffnet, d. h. der Schließkörper 8 wird entgegen der Kraft der Druckfeder 11 nach oben gedrückt, sodass ein Durchfluss durch das Rückschlagventil ermöglicht wird.The hydraulic valve mechanism T also comprises a check valve 4 and a throttle valve 5 '. As in the first exemplary embodiment, the check valve 4 and the throttle valve 5 'are connected in series, the check valve 4 being arranged upstream of the throttle valve 5' in the inflow direction Z. The check valve 4 and the throttle valve 5 'have a common housing unit 6. The housing unit 6 comprises a first component 6.1, which forms the valve seat 7 of the check valve, and a second component 6.2, which forms the valve seat 9 of the throttle valve 5 '. The check valve 4 further comprises a closing body 8, in the case shown a closing ball which is pressed into the valve seat 7 by means of a compression spring 11. In the inflow direction, the check valve 4 is opened by the inflowing hydraulic fluid, i. H. the closing body 8 is pressed upward against the force of the compression spring 11, so that a flow through the check valve is made possible.

[0043] Das Drosselventil 5‘ ist im zweiten Ausführungsbeispiel als Membranventil ausgebildet, d. h. als Schließkörper weist das Drosselventil 5‘ eine Membran 18 auf. Die Membran 18 ist in einem Bodenbereich des zweiten Bauteils 6.2 der gemeinsamen Gehäuseeinheit 6 befestigt.The throttle valve 5 'is designed in the second embodiment as a diaphragm valve, i. H. The throttle valve 5 ′ has a membrane 18 as the closing body. The membrane 18 is fastened in a bottom region of the second component 6.2 of the common housing unit 6.

[0044] In der Membran ist die Drosselöffnung 12 ausgebildet. Beispielsweise kann dies so ausgeführt werden, dass die Membran 18 mithilfe eines Stöpsel 19 in dem zweiten Gehäusebauteils 6.2 befestigt ist, wobei der Stöpsel 19 die Drosselöffnung 12 aufweist. Im Bodenbereich des zweiten Bauteils 6.2 sind die Durchflussöffnungen 13 angeordnet. In Fig. 2 sind zwei Durchflussöffnungen 13 dargestellt, es kann auch nur eine Durchflussöffnung oder mehrere Durchflussöffnungen vorgesehen werden. In der in Fig. 2 dargestellten Zuströmstellung des hydraulischen Ventilmechanismus T öffnet das einströmende Hydraulikfluid das Rückschlagventil 4 und trifft dann auf das Drosselventil 5‘. Dadurch wird die Membran 18 von den Durchflussöffnungen 13 weggedrückt und das Hydraulikfluid kann durch die Hydraulikleitung 3 in Richtung der Druckkammer (nicht dargestellt) strömen. In Ablassrichtung A sperren das Drosselventil 5‘ und das Rückschlagventil 4, d. h., die Membran 18 wird in Ablassrichtung durch das Hydraulikfluid über die Durchflussöffnungen 13 gepresst, sodass die Durchflussöffnungen 13 verschlossen werden. Über die Drosselöffnung 12 kann ein geringer Flüssigkeitsstrom auf das Rückschlagventil 4 treffen. Da die Druckfeder 11 den Ventilkörper 8 in den Ventilsitz 7 presst, schließt das Rückschlagventil 4 in Ablassrichtung A und ein Abströmen des Hydraulikfluids wird vermieden.The throttle opening 12 is formed in the membrane. For example, this can be carried out in such a way that the membrane 18 is fastened in the second housing component 6.2 with the aid of a plug 19, the plug 19 having the throttle opening 12. The flow openings 13 are arranged in the bottom area of the second component 6.2. 2 shows two flow openings 13; only one flow opening or a plurality of flow openings can also be provided. In the inflow position of the hydraulic valve mechanism T shown in FIG. 2, the inflowing hydraulic fluid opens the check valve 4 and then hits the throttle valve 5 '. As a result, the membrane 18 is pressed away from the flow openings 13 and the hydraulic fluid can flow through the hydraulic line 3 in the direction of the pressure chamber (not shown). In the discharge direction A, the throttle valve 5 'and the check valve 4, i.e. that is, the diaphragm 18 is pressed in the discharge direction by the hydraulic fluid through the flow openings 13, so that the flow openings 13 are closed. A small liquid flow can strike the check valve 4 via the throttle opening 12. Since the compression spring 11 presses the valve body 8 into the valve seat 7, the check valve 4 closes in the discharge direction A and an outflow of the hydraulic fluid is avoided.

[0045] Das Rückschlagventil 4 ist ebenfalls schaltbar ausgebildet und kann mithilfe eines Steuerschiebers 16 und eines Steuerkörpers 17, im dargestellten Beispiel einer Steuerkugel, oder eines anderen Steuerungsmechanismus in eine Offenstellung geschalten werden, in der ein Ablass des Hydraulikfluids aus der Druckkammer ermöglicht wird. In der Offenstellung drückt der Steuerschieber 16 den Steuerkörper 17 nach oben, sodass der Steuerkörper 17 den Schließkörper 8 des Rückschlagventils 4 aus dem Ventilsitz 7 hebt und so den Durchfluss von Hydraulikfluid durch das Rückschlagventil ermöglicht. Das Drosselventil 5‘ bleibt in dieser Offenstellung des hydraulischen Ventilmechanismus T geschlossen, sodass das Hydraulikfluid nur durch die Drosselöffnung 12 abfließen kann. Dadurch wird der Druck hinter dem Drossel7/19The check valve 4 is also switchable and can be switched to an open position by means of a control slide 16 and a control body 17, in the example shown a control ball, or another control mechanism in which drainage of the hydraulic fluid from the pressure chamber is made possible. In the open position, the control slide 16 presses the control body 17 upward, so that the control body 17 lifts the closing body 8 of the check valve 4 out of the valve seat 7 and thus enables hydraulic fluid to flow through the check valve. The throttle valve 5 'remains closed in this open position of the hydraulic valve mechanism T, so that the hydraulic fluid can only flow through the throttle opening 12. This will reduce the pressure behind the throttle

AT 521 606 B1 2020-03-15 österreichisches patentamt ventil 5‘ verringert und auf das Rückschlagventil 4, den Steuerschieber 16 und den Steuerkörper 17 wirken nur geringere Kräfte.AT 521 606 B1 2020-03-15 Austrian patent office valve 5 ‘reduced and only lower forces act on the check valve 4, the control slide 16 and the control body 17.

[0046] Fig. 3 zeigt schematisch dargestellt eine Pleuelstange 20, auch als VCR-Pleuel 20 bezeichnet, mit einem vereinfachten Hydraulikschaltbild für das erste und das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen hydraulischen Ventilmechanismus 1, T.3 schematically shows a connecting rod 20, also referred to as a VCR connecting rod 20, with a simplified hydraulic circuit diagram for the first and the second exemplary embodiment of the hydraulic valve mechanism 1, T according to the invention.

[0047] Das VCR-Pleuel 20 umfasst ein oberes Pleuelteil 21, in dem das kleine Pleuelauge 22 ausgebildet ist und ein unteres Pleuelteil 23, das zusammen mit einer Lagerschale 24 das große Pleuelauge 25 ausbildet. In dem zweiten Pleuelteil 23 ist ein Zylinder 26 ausgebildet, in dem ein mit dem ersten Pleuelteil 21 verbundener Kolben 27 längs (bzw. in Längsrichtung der Pleuelstange 20) bewegbar angeordnet ist. Das obere Pleuelteil 21 ist also über den Kolben 27 teleskopierbar in dem Zylinder 26 des unteren Pleuelteils 23 geführt. Dadurch kann der Abstand zwischen einem im kleinen Pleuelauge 22 aufgenommenen Kolbenbolzen eines Hubkolbens und einer in dem großen Pleuelauge 25 aufgenommenen Kurbelwelle des Kolbenmotors verstellt werden, um so das Verdichtungsverhältnis des Kolbenmotors an den jeweiligen Betriebszustand anzupassen. Dadurch ist es z.B. möglich, den Kolbenmotor im Teillastbereich mit einem höheren Verdichtungsverhältnis als im Volllastbereich zu betreiben und so den Wirkungsgrad des Motors zu erhöhen.The VCR connecting rod 20 comprises an upper connecting rod part 21 in which the small connecting rod eye 22 is formed and a lower connecting rod part 23 which, together with a bearing shell 24, forms the large connecting rod eye 25. A cylinder 26 is formed in the second connecting rod part 23, in which a piston 27 connected to the first connecting rod part 21 is arranged to be movable longitudinally (or in the longitudinal direction of the connecting rod 20). The upper connecting rod part 21 is thus telescopically guided in the cylinder 26 of the lower connecting rod part 23 via the piston 27. As a result, the distance between a piston pin of a reciprocating piston accommodated in the small connecting rod eye 22 and a crankshaft of the piston engine accommodated in the large connecting rod eye 25 can be adjusted in order to adapt the compression ratio of the piston engine to the respective operating state. This makes it e.g. possible to operate the piston engine in the partial-load range with a higher compression ratio than in the full-load range, thus increasing the engine's efficiency.

[0048] Der Zylinder 26 ist an dem oberen Pleuelteil 21 zugewandten Ende mit einem Deckel 30 verschlossen, durch den das obere Pleuelteil 21 hindurchgeführt ist. Der Zylinder 26 und der Kolben 27 bilden zusammen eine erste Druckkammer 28 und eine zweite Druckkammer 29 aus. Die Unterseite 31 des Deckels 30 bildet einen oberen Anschlag aus, an dem der Kolben 27 in der oberen Stellung, der langen Stellung des VCR-Pleuels 20, anliegt, während in der unteren Stellung (Kurzstellung) des VCR-Pleuels 20 der Kolben 27 an einem vom Zylinderboden 32 ausgebildeten unteren Anschlag anliegt.The cylinder 26 is closed at the end of the upper connecting rod part 21 with a cover 30 through which the upper connecting rod part 21 is passed. The cylinder 26 and the piston 27 together form a first pressure chamber 28 and a second pressure chamber 29. The underside 31 of the cover 30 forms an upper stop, against which the piston 27 bears in the upper position, the long position of the VCR connecting rod 20, while in the lower position (short position) of the VCR connecting rod 20, the piston 27 abuts abuts a lower stop formed by the cylinder bottom 32.

[0049] Die beiden Druckkammern 28, 29 sind jeweils über eine Hydraulikleitung 3 und je einen in jeder Hydraulikleitung 3 angeordneten hydraulischen Ventilmechanismus 1, T mit der Hydraulikfluidversorgung des großen Pleuelauges 25 und damit mit dem Motorölkreislauf des Kolbenmotors verbunden. Jeder hydraulische Ventilmechanismus 1, T umfasst, wie in Bezug auf die Figuren 1a bis 1c und 2 beschrieben, ein Rückschlagventil 4 und ein Drosselventil 5, 5‘. Das Rückschlagventil 4 und das Drosselventil 5, 5‘ sind, wie bereits beschrieben, in Reihe geschaltet, wobei das Rückschlagventil 4 in Zuströmrichtung Z vor dem Drosselventil 5, 5‘ angeordnet ist.The two pressure chambers 28, 29 are each connected via a hydraulic line 3 and one hydraulic valve mechanism 1, T arranged in each hydraulic line 3 to the hydraulic fluid supply of the large connecting rod eye 25 and thus to the engine oil circuit of the piston engine. Each hydraulic valve mechanism 1, T comprises, as described with reference to FIGS. 1a to 1c and 2, a check valve 4 and a throttle valve 5, 5 '. As already described, the check valve 4 and the throttle valve 5, 5 'are connected in series, the check valve 4 being arranged upstream of the throttle valve 5, 5' in the inflow direction Z.

[0050] Ist das VCR-Pleuel 20 in der langen Position, befindet sich in der oberen Druckkammer 29 kein Hydraulikfluid während die untere Druckkammer 28 hingegen vollständig mit Hydraulikfluid gefüllt ist. Während des Betriebs wird das VCR-Pleuel 20 aufgrund der Massen- bzw. Beschleunigungs- und Gaskräfte alternierend auf Zug und Druck belastet. In der langen Stellung wird die Zugkraft durch den mechanischen Kontakt des Kolbens 27 mit der Unterseite 31 des Deckels 30 aufgenommen. Die Länge des VCR-Pleuels 20 verändert sich dadurch nicht. Eine einwirkende Druckkraft wird über die Kolbenfläche auf die mit Hydraulikfluid gefüllte untere Druckkammer 28 übertragen. Der der unteren Druckkammer 28 zugeordnete hydraulische Ventilmechanismus 1, T ist nicht freigeschaltet, sodass das Rückschlagventil 4 ein Ausströmen des Hydraulikfluids verhindert. Dadurch steigt der Öldruck des Hydraulikfluids stark an und verhindert eine Änderung der Pleuellänge. Das VCR-Pleuel 20 ist in dieser Bewegungsrichtung also hydraulisch gesperrt. In der Kurzstellung des VCR-Pleuels 20 drehen sich die Verhältnisse um. Die untere Druckkammer 28 ist vollständig leer und eine Druckkraft wird durch den mechanischen Anschlag des Kolbens 27 am Zylinderboden 32 aufgenommen, während die obere Druckkammer 29 vollständig mit Hydraulikfluid gefüllt ist, sodass eine Zugkraft auf das VCRPleuel 20 einen Druckanstieg in der oberen Druckkammer 29 verursacht und damit eine hydraulische Sperrung bewirkt.If the VCR connecting rod 20 is in the long position, there is no hydraulic fluid in the upper pressure chamber 29 while the lower pressure chamber 28 is completely filled with hydraulic fluid. During operation, the VCR connecting rod 20 is alternately loaded under tension and pressure due to the mass or acceleration and gas forces. In the long position, the tensile force is absorbed by the mechanical contact of the piston 27 with the underside 31 of the cover 30. The length of the VCR connecting rod 20 does not change as a result. An acting pressure force is transmitted via the piston surface to the lower pressure chamber 28 filled with hydraulic fluid. The hydraulic valve mechanism 1, T assigned to the lower pressure chamber 28 is not activated, so that the check valve 4 prevents the hydraulic fluid from flowing out. As a result, the oil pressure of the hydraulic fluid rises sharply and prevents the connecting rod length from changing. The VCR connecting rod 20 is therefore hydraulically locked in this direction of movement. In the short position of the VCR connecting rod 20, the situation reverses. The lower pressure chamber 28 is completely empty and a pressure force is absorbed by the mechanical stop of the piston 27 on the cylinder base 32, while the upper pressure chamber 29 is completely filled with hydraulic fluid, so that a pulling force on the VCR connecting rod 20 causes a pressure increase in the upper pressure chamber 29 and so that hydraulic locking causes.

[0051] Die Pleuellänge des hier dargestellten VCR-Pleuels 20 kann zweistufig verstellt werden, indem eine der beiden Druckkammern 28, 29 entleert wird und die jeweils andere Druckkammer 29, 28 mit Motoröl gefüllt wird. Hierzu wird der hydraulische Ventilmechanismus 1, T der gefüll8/19The connecting rod length of the VCR connecting rod 20 shown here can be adjusted in two stages by emptying one of the two pressure chambers 28, 29 and filling the other pressure chamber 29, 28 with engine oil. For this purpose, the hydraulic valve mechanism 1, T is filled 8/19

AT 521 606 B1 2020-03-15 österreichisches patentamt ten Druckkammer 28, 29 durch eine nicht näher dargestellte Ansteuerschaltung geschaltet, sodass das Rückschlagventil 4 geöffnet wird und das Hydraulikfluid über die jeweilige Hydraulikleitung 3 sowie das zugehörige Drosselventil 5, 5‘ des hydraulischen Ventilmechanismus 1, T aus der bisher gefüllten Druckkammer 28, 29 abfließen kann. Gleichzeitig entsteht durch die in einem Kolbenmotor während der Hubbewegung des VCR-Pleuels 20 wirkenden Massen- und Beschleunigungskräfte in der bisher leeren Druckkammer 29, 28 eine Sogwirkung, durch die sich das zugehörige Rückschlagventil 4 des anderen hydraulischen Ventilmechanismus 1, T öffnet, sodass sich die bisher leere Druckkammer 29, 28 mit Hydraulikfluid füllt. Mit zunehmender Füllung dieser Druckkammer 29, 28 wird aus der anderen Druckkammer 28, 29 zunehmend das Hydraulikfluid über den geöffneten hydraulischen Ventilmechanismus 1, T abgeführt, wodurch sich die Länge des VCR-Pleuels 20 ändert. Da der Abfluss des Hydraulikfluids über das Drosselventil 5, 5‘ gedrosselt wird, können mehrere Hübe des VCR-Pleuels 20 erforderlich sein, bis die zu befüllende Druckkammer 28, 29 vollständig mit Hydraulikfluid gefüllt und die andere Druckkammer 29, 28 vollständig geleert ist und so die maximal mögliche Längenänderung des VCR-Pleuels 20 erreicht ist. Dies führt auch dazu, dass der Kolben 27 nicht hart an den jeweiligen Anschlag in der oberen oder unteren Stellung des VCR-Pleuels anstößt. Dadurch wird eine Verschleißminderung erreicht. Es ist eine freie Anordnung jedes hydraulischen Ventilmechanismus 1, T in der jeweiligen Hydraulikleitung 3 möglich. In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel wird das linke Rückschlagventil 4 bei hohem Druck freigeschaltet, das rechte Rückschlagventil 4 bei niedrigem Druck.AT 521 606 B1 2020-03-15 Austrian Patentamt th pressure chamber 28, 29 switched by a control circuit, not shown, so that the check valve 4 is opened and the hydraulic fluid via the respective hydraulic line 3 and the associated throttle valve 5, 5 'of the hydraulic valve mechanism 1 , T can flow out of the previously filled pressure chamber 28, 29. At the same time, the mass and acceleration forces acting in a piston engine during the lifting movement of the VCR connecting rod 20 create a suction effect in the previously empty pressure chamber 29, 28, through which the associated check valve 4 of the other hydraulic valve mechanism 1, T opens, so that the previously empty pressure chamber 29, 28 fills with hydraulic fluid. With increasing filling of this pressure chamber 29, 28, the hydraulic fluid is increasingly discharged from the other pressure chamber 28, 29 via the opened hydraulic valve mechanism 1, T, as a result of which the length of the VCR connecting rod 20 changes. Since the outflow of the hydraulic fluid is throttled via the throttle valve 5, 5 ', several strokes of the VCR connecting rod 20 may be required until the pressure chamber 28, 29 to be filled is completely filled with hydraulic fluid and the other pressure chamber 29, 28 is completely empty and so on the maximum possible change in length of the VCR connecting rod 20 is reached. This also means that the piston 27 does not hit hard against the respective stop in the upper or lower position of the VCR connecting rod. This reduces wear. A free arrangement of each hydraulic valve mechanism 1, T in the respective hydraulic line 3 is possible. In the example shown in FIG. 3, the left check valve 4 is activated at high pressure, the right check valve 4 at low pressure.

[0052] Bei den beiden bisher gezeigten Ausführungsbeispielen, in denen das Rückschlagventil und das Drosselventil in Reihe geschaltet sind, wäre es auch möglich, dass jedes Ventil ein eigenes Gehäuse aufweist und in der Hydraulikleitung angeordnet ist.In the two embodiments shown so far, in which the check valve and the throttle valve are connected in series, it would also be possible that each valve has its own housing and is arranged in the hydraulic line.

[0053] In Fig. 4a ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen hydraulischen Ventilmechanismus 1“ für ein VCR-Pleuel 20 gezeigt. Für aus den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen bekannte bzw. im wesentlichen funktionsgleiche Bauteile werden wieder die gleichen Bezugsziffern verwendet. Auch dieser hydraulische Ventilmechanismus 1“ umfasst wieder ein Rückschlagventil 4 und ein Drosselventil 5“, die in einer gemeinsamen Gehäuseeinheit 6“ angeordnet sind. In Zuströmrichtung Z werden das Rückschlagventil 4 und das Drosselventil 5“ durch einströmendes Hydraulikfluid aufgedrückt, in Ablassrichtung A sperrt das Rückschlagventil 4, sodass das Hydraulikfluid nicht abströmen kann. Um ein Ablassen des Hydraulikfluids zu ermöglichen, ist das Rückschlagventil 4 schaltbar. Dazu sind ein Steuerkörper 17 und ein Steuerschieber 16 vorgesehen. Das Drosselventil 5“ ist durch den Steuerkörper 17 ausgebildet. Dazu sind in der gemeinsamen Gehäuseeinheit 6“ zwei Drosselkanäle 33 angeordnet, die durch den Steuerkörper 17 verdeckt oder freigegeben werden, sodass ein gedrosseltes Ablassen des Hydraulikfluids möglich ist, wenn das Rückschlagventil 4 freigeschaltet ist. In Fig. 4b ist dieses Detail A nochmal größer dargestellt.4a shows a further exemplary embodiment for a hydraulic valve mechanism 1 ″ for a VCR connecting rod 20. The same reference numerals are used again for components which are known from the exemplary embodiments already described or which have essentially the same function. This hydraulic valve mechanism 1 "again comprises a check valve 4 and a throttle valve 5", which are arranged in a common housing unit 6 ". In the inflow direction Z, the check valve 4 and the throttle valve 5 “are pressed open by inflowing hydraulic fluid, in the discharge direction A the check valve 4 blocks, so that the hydraulic fluid cannot flow out. In order to allow the hydraulic fluid to be drained, the check valve 4 can be switched. For this purpose, a control body 17 and a control slide 16 are provided. The throttle valve 5 ″ is formed by the control body 17. For this purpose, two throttle channels 33 are arranged in the common housing unit 6 ″, which are covered or released by the control body 17, so that a throttled draining of the hydraulic fluid is possible when the check valve 4 is activated. In Fig. 4b this detail A is shown again larger.

[0054] Fig. 4c zeigt eine schematische Darstellung eines VCR-Pleuels 20 mit einem vereinfachten Hydraulikschaltbild des hydraulischen Ventilmechanismus 1“. Das VCR-Pleuel 20 ist genauso aufgebaut wie die mit Bezug auf Fig. 3 beschriebene Pleuelstange, mit dem Unterschied, dass der hydraulische Ventilmechanismus so ausgebildet ist wie in den Figuren 4a und 4b gezeigt. Das VCR-Pleuel 20 umfasst also wieder ein oberes Pleuelteil 21, das das kleine Pleuelauge 22 ausbildet und ein unteres Pleuelteil 23, das zusammen mit einer Lagerschale 24 das große Pleuelauge 25 ausbildet. In dem unteren Pleuelteil 23 ist ein Zylinder 26 ausgebildet, in dem ein mit dem oberen Pleuelteil 21 verbundener Kolben 27 längst bewegbar angeordnet ist. Der Zylinder 26 ist mit einem Deckel 30 abgedeckt, durch den das obere Pleuelteil 21 geführt ist. Der Kolben 27 ist in Fig. 4c wieder in einer Mittelstellung gezeigt, sodass die beiden durch den Zylinder 26 und den Kolben 27 ausgebildeten Druckkammern 28, 29 sichtbar sind. Jede der Druckkammern 28, 29 ist über eine Hydraulikleitung 3, in der ein hydraulischer Ventilmechanismus 1“ angeordnet ist, mit der Hydraulikmittelversorgung des großen Pleuelauges 5 verbunden. Wie in Fig. 4c deutlich zu erkennen ist, sind auch bei dem hydraulischen Ventilmechanismus 1“ das Drosselventil 5“ und das Rückschlagventil 4 wieder in Reihe geschaltet, wobei das Drosselventil 5“ allerdings in Zuströmrichtung Z vor dem Rückschlagventil 4 ange4c shows a schematic representation of a VCR connecting rod 20 with a simplified hydraulic circuit diagram of the hydraulic valve mechanism 1 ". The VCR connecting rod 20 is constructed in exactly the same way as the connecting rod described with reference to FIG. 3, with the difference that the hydraulic valve mechanism is designed as shown in FIGS. 4a and 4b. The VCR connecting rod 20 thus again comprises an upper connecting rod part 21, which forms the small connecting rod eye 22, and a lower connecting rod part 23, which together with a bearing shell 24 forms the large connecting rod eye 25. In the lower connecting rod part 23, a cylinder 26 is formed, in which a piston 27 connected to the upper connecting rod part 21 has long been movable. The cylinder 26 is covered with a cover 30 through which the upper connecting rod part 21 is guided. The piston 27 is again shown in a central position in FIG. 4c, so that the two pressure chambers 28, 29 formed by the cylinder 26 and the piston 27 are visible. Each of the pressure chambers 28, 29 is connected to the hydraulic fluid supply of the large connecting rod eye 5 via a hydraulic line 3, in which a hydraulic valve mechanism 1 ″ is arranged. As can be clearly seen in FIG. 4c, the throttle valve 5 "and the check valve 4 are also connected in series again in the hydraulic valve mechanism 1", but the throttle valve 5 "is in front of the check valve 4 in the inflow direction Z.

9/199/19

AT 521 606 B1 2020-03-15 österreichisches patentamt ordnet ist. Je nach anliegendem Druck in der Motorölversorgung ist eines der Rückschlagventile 4 frei geschaltet, sodass die jeweilige Druckkammer 28, 29 entleert ist und die andere Druckkammer 29, 28 befüllt ist. In dem in Fig. 4c dargestellten Beispiel wird das linke Rückschlagventil 4 bei hohem Druck frei geschaltet, das rechte Rückschlagventil bei niedrigem Druck. Die Längenverstellung des VCR-Pleuels 20 erfolgt in dem in Fig. 4c gezeigten Beispiel wie in Bezug auf das in Fig. 3 gezeigte Beispiel beschrieben.AT 521 606 B1 2020-03-15 Austrian patent office. Depending on the pressure present in the engine oil supply, one of the check valves 4 is activated, so that the respective pressure chamber 28, 29 is emptied and the other pressure chamber 29, 28 is filled. In the example shown in FIG. 4c, the left check valve 4 is activated at high pressure, the right check valve at low pressure. The length adjustment of the VCR connecting rod 20 takes place in the example shown in FIG. 4c as described with reference to the example shown in FIG. 3.

[0055] In Fig. 5 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen hydraulischen Ventilmechanismus 1‘“ gezeigt. Aus den bisherigen Ausführungsbeispielen bekannte und im wesentlichen funktionsgleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der hydraulische Ventilmechanismus 1‘“ umfasst wieder ein erstes Rückschlagventil 4 und ein Drosselventil 5‘“. Das Drosselventil 5‘“ ist ein Rückschlagventil und bildet den Schließkörper 10‘“ des Rückschlagventils 4 aus. Der hydraulische Ventilmechanismus T“ besteht also aus zwei ineinander verschachtelten Rückschlagventilen. Daher sind das erste Rückschlagventil 4 und das Drosselventil 5‘“ wieder in einer gemeinsamen Gehäuseeinheit 6 angeordnet. Die Gehäuseeinheit 6 bildet den Ventilsitz 7 des Rückschlagventils 4 aus. Die Gehäuseeinheit 6 ist durch einen gemeinsamen Ventildeckel 14 verschlossen, in dem eine gemeinsame Zustrom- und Ablassöffnung 15 ausgebildet ist. Das Drosselventil 5‘“ ist schaltbar ausgebildet und kann daher in eine Offenstellung geschaltet werden, um ein Ablassen von Hydraulikfluid zu ermöglichen. Dafür sind ein Steuerschieber 16 und ein Steuerkörper 17 vorgesehen. In Fig. 5 ist der Steuerkörper 17 als Steuerkugel ausgebildet.5 shows yet another exemplary embodiment for a hydraulic valve mechanism 1 ″ ”. Known from the previous exemplary embodiments and essentially functionally identical components are provided with the same reference numerals. The hydraulic valve mechanism 1 "again comprises a first check valve 4 and a throttle valve 5". The throttle valve 5 "is a check valve and forms the closing body 10" of the check valve 4. The hydraulic valve mechanism T "therefore consists of two nested check valves. Therefore, the first check valve 4 and the throttle valve 5 ″ are again arranged in a common housing unit 6. The housing unit 6 forms the valve seat 7 of the check valve 4. The housing unit 6 is closed by a common valve cover 14, in which a common inlet and outlet opening 15 is formed. The throttle valve 5 ″ ”is designed to be switchable and can therefore be switched to an open position in order to allow hydraulic fluid to be drained off. For this purpose, a control slide 16 and a control body 17 are provided. 5, the control body 17 is designed as a control ball.

[0056] Beim Zuströmen von Hydraulikfluid durch den hydraulischen Ventilmechanismus T“ wird das erste Rückschlagventil 4 geöffnet, indem das darin angeordnete Drosselventil 5‘“ entgegen der Kraft der Druckfeder 11 durch das einströmende Hydraulikfluid nach oben gedrückt wird. Ein Zurückfließen des Hydraulikfluids wird durch das erste Rückschlagventil 4 und das Drosselventil 5‘“ verhindert. Um Hydraulikfluid in Ablassrichtung A abzulassen wird der Steuerschieber 16 betätigt, sodass die Steuerkugel 17 den Schließkörper 10 des inneren Rückschlagventils, also des Drosselventils 5‘“, anhebt. Damit wird nur ein kleiner Querschnitt zum Ablassen des Hydraulikfluids freigegeben, wodurch die gewünschte Drosselung auftritt. Bei dem in Fig. 5 gezeigten hydraulischen Ventilmechanismus T“ sind das Rückschlagventil 4 und das Drosselventil 5‘“ daher parallel geschaltet.When hydraulic fluid flows in through the hydraulic valve mechanism T ", the first check valve 4 is opened by the throttle valve 5" arranged therein being pressed upward against the force of the compression spring 11 by the inflowing hydraulic fluid. A backflow of the hydraulic fluid is prevented by the first check valve 4 and the throttle valve 5 ″ ”. In order to drain hydraulic fluid in the discharge direction A, the control slide 16 is actuated, so that the control ball 17 lifts the closing body 10 of the inner check valve, that is to say of the throttle valve 5 ″ ”. This only releases a small cross section for draining the hydraulic fluid, which results in the desired throttling. In the hydraulic valve mechanism T "shown in FIG. 5, the check valve 4 and the throttle valve 5" are therefore connected in parallel.

10/1910/19

BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SIGN LIST

1; T; 1“; T“ 3 4 5; 5‘; 5“; 5‘“; 6; 6“ 6.1 6.2 7 8; 8‘“ 9 10; 10““ 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 1; T; 1"; T " 3rd 4th 5; 5 ‘; 5 "; 5 ″ “; 6; 6 " 6.1 6.2 7 8th; 8th'" 9 10; 10 "" 11 12th 13 14 15 16 17th 18th 19th 20th 21 22 23 24th 25th 26 27 28 29 30th 31 32 33 34 35 hydraulischer Ventilmechanismus Hydraulikleitung Rückschlagventil Drosselventil gemeinsame Gehäuseeinheit erstes Bauteil Gehäuseeinheit zweites Bauteil Gehäuseeinheit Ventilsitz Rückschlagventil Schließkörper Rückschlagventil Ventilsitz Drosselventil Schließkörper Drosselventil Druckfeder Drosselöffnung Durchflussöffnung Ventildeckel Zuström-/Ablassöffnung Steuerschieber Steuerkörper Membran Stöpsel längenverstellbare Pleuelstange bzw. VCR-Pleuel oberes Pleuelteil kleines Pleuelauge unteres Pleuelteil Lagerschale großes Pleuelauge Zylinder Kolbenbohrung erste Druckkammer zweite Druckkammer Deckel Unterseite Deckel Zylinderboden Drosselkanal Bohrung Dichtring hydraulic valve mechanism hydraulic line check valve Throttle valve common housing unit first component housing unit second component housing unit valve seat check valve closing body check valve valve seat throttle valve closing body throttle valve compression spring Throttle opening Flow opening Valve cover Inlet / outlet opening of control spool Control body membrane Plug length-adjustable connecting rod or VCR connecting rod upper connecting rod part small connecting rod eye lower connecting rod part Bearing shell large connecting rod eye cylinder Piston bore first pressure chamber second pressure chamber cover Bottom cover Cylinder bottom Throttle channel drilling Sealing ring Z A Z. A Zuströmrichtung Ablassrichtung Inflow direction Drain direction

/19/ 19th

Claims

1. Hydraulic valve mechanism (1, T, 1 ", 1 '") for opening and closing a hydraulic line (3) leading to a pressure chamber (28, 29), in particular for a length-adjustable connecting rod (20), with a check valve (4) and a throttle valve (5, 5 ', 5 ", 5'"), the check valve (4) and the throttle valve (5, 5 ', 5 ") being arranged in series and connected in series, characterized in that the throttle valve ( 5, 5 ', 5' ") is designed as a throttle check valve, whereby when filling the pressure chamber (28, 29) via the check valve of the throttle check valve, the throttle of the throttle check valve can be bridged and when the pressure chamber is released, the check valve of the throttle -Check valve locks and a hydraulic fluid throttled via the throttle can be drained.

2. Hydraulic valve mechanism (1, T, 1 ", 1" ") according to claim 1, characterized in that the check valve (4) is switchable.

3. Hydraulic valve mechanism (1, T, 1 ", T") according to claim 1 or 2, characterized in that the check valve (4) and the throttle valve (5, 5 ', 5 ", 5'") in a common housing unit (6, 6 “) are arranged.

4. Hydraulic valve mechanism (1, T, 1 ", 1 '") according to claim 3, characterized in that the housing unit (6, 6 ") has a valve cover (14) which has at least one common inlet and outlet opening (15) for the check valve (4) and the throttle valve (5, 5 ', 5 ", 5'").

5. Hydraulic valve mechanism (1, T, 1 ", T") according to claim 3 or 4, characterized in that the throttle valve (5, 5 ') in the common housing unit (6) in the discharge direction (A) before the check valve (4th ) is arranged.

6. Hydraulic valve mechanism (1, T, 1 ", T") according to claim 3 or 4, characterized in that the throttle valve (5 ") in the common housing unit (6) in the discharge direction (A) after the check valve (4) is.

7. Hydraulic valve mechanism (1, T, 1 ", T") according to one of claims 1 to 6, characterized in that the throttle valve (5) comprises a conical closing body (10) which is mounted in a valve seat (9) and Has at least one throttle opening (12) and at least one flow opening (13) which can be closed in the discharge direction (A).

8. Hydraulic valve mechanism (1, T, 1 ", T") according to one of claims 1 to 6, characterized in that the throttle valve (5 ') has a membrane (18) with at least one throttle opening (12) and at least one in the discharge direction (A) through the membrane (18) closable flow opening (13).

9. Hydraulic valve mechanism (1, T, 1 ", 1 '") according to at least one of claims 1 to 4 and 6, further comprising a control body (16, 17), wherein preferably the control body (16, 17) the throttle valve (5 “) Trains.

10. Hydraulic valve mechanism according to claim 9, characterized in that the throttle valve (5 ") is switchable.

11. connecting rod (20) for an internal combustion engine with a variable compression ratio, in particular a gasoline engine, the connecting rod (20) having a first connecting rod eye (22) and a second connecting rod eye (25), the distance between the first connecting rod eye (22) and the second connecting rod eye (25) can be adjusted by means of a length adjustment device which comprises at least one pressure chamber (28, 29) connected to at least one hydraulic line (3), with at least one hydraulic valve mechanism (1, T, 1 “, 1 '“) Is arranged according to one of claims 1 to 10.

12/19

AT 521 606 B1 2020-03-15 Austrian patent office

12. Internal combustion engine with at least one reciprocating piston and at least one cylinder guided in the reciprocating piston and with a connecting rod (20) connected to the reciprocating piston according to claim 11.